東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 王之堅(jiān) 孟 霞 錢曉龍

基于虛擬化技術(shù)的實(shí)時(shí)電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 王之堅(jiān) 孟 霞 錢曉龍

針對(duì)國(guó)內(nèi)星級(jí)賓館的管理模式和特點(diǎn)及對(duì)后臺(tái)計(jì)費(fèi)帳務(wù)處理系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)了基于CENTREX技術(shù)的實(shí)時(shí)電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管理系統(tǒng)兩部分。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能是采集線路計(jì)費(fèi)參數(shù)，交由管理系統(tǒng)完成計(jì)費(fèi)； 管理系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)實(shí)行控制和管理。實(shí)現(xiàn)了將各部門、各房間所發(fā)生的電話費(fèi)用實(shí)時(shí)、可靠、方便地傳輸給電話網(wǎng)絡(luò)管理中心。同時(shí)為管理者提供功能強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

虛擬小交換機(jī)；PMS協(xié)議；小交換機(jī)（PBX）；數(shù)據(jù)安全

電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是隨著電信產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而不斷成長(zhǎng)起來(lái)的，特別是隨著交換機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步而不斷完善的。

電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)[1]掌握龐大的電信企業(yè)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)隱含著許多市場(chǎng)信息，客戶消費(fèi)行為信息，經(jīng)營(yíng)決策信息等。隨著高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘軟件工具的采用，電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)已突破原有的單純的算費(fèi)、計(jì)帳收費(fèi)的概念，正朝著充分利用計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)為企業(yè)提供經(jīng)營(yíng)決策支持的方向發(fā)展。

本文從實(shí)際應(yīng)用需求入手，就系統(tǒng)所涉及到的CENREX技術(shù)、基于PMS協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全等技術(shù)分別作了詳細(xì)的討論，并對(duì)設(shè)計(jì)中的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于CENTREX技術(shù)的實(shí)時(shí)電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案并編程實(shí)現(xiàn)了PMS協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)和電話計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)。最后，討論了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全及保密問題，對(duì)此提出了建設(shè)性改進(jìn)意見。

1.計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的總體功能指標(biāo)

1.1 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管理系統(tǒng)兩大部分。

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是采集線路計(jì)費(fèi)參數(shù)，利用內(nèi)存的計(jì)費(fèi)參數(shù)完成計(jì)費(fèi)，話單匯總至管理系統(tǒng)；也可只采集線路計(jì)費(fèi)參數(shù)，交由管理系統(tǒng)完成計(jì)費(fèi)。

（2）管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一控制和管理。根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同，具有或不具有計(jì)費(fèi)功能。

1.2 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本功能

（1）計(jì)費(fèi)管理設(shè)備的動(dòng)態(tài)顯示功能

對(duì)于任意一路受管理的數(shù)據(jù)采集模塊的當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)費(fèi)管理設(shè)備應(yīng)能進(jìn)行狀態(tài)的顯示。動(dòng)態(tài)顯示的內(nèi)容應(yīng)包括授權(quán)狀態(tài)、用戶電話狀態(tài)、被叫電話號(hào)碼、通話時(shí)長(zhǎng)、話費(fèi)、話路的開放或關(guān)閉狀態(tài)等信息。

（2）費(fèi)率管理功能

在進(jìn)入費(fèi)率功能進(jìn)行計(jì)費(fèi)參數(shù)的增加、刪除和修改操作時(shí)應(yīng)有單獨(dú)的加密措施，能修改的各種計(jì)費(fèi)參數(shù)包括：

國(guó)際、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途區(qū)號(hào)，本地網(wǎng)局號(hào)；

費(fèi)率、附加費(fèi)率；

服務(wù)費(fèi)，包括百分比服務(wù)費(fèi)和計(jì)次服務(wù)費(fèi)；

計(jì)算話費(fèi)使用的計(jì)次時(shí)長(zhǎng)；

電信服務(wù)的各種優(yōu)惠、折扣期的起止日期、時(shí)限及折扣率；

各種新增電信業(yè)務(wù)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）話務(wù)分類統(tǒng)計(jì)功能

計(jì)費(fèi)管理設(shè)備應(yīng)具有對(duì)所管理的數(shù)據(jù)采集模塊的通話記錄按關(guān)鍵字進(jìn)行存儲(chǔ)、分類、匯總、統(tǒng)計(jì)、查詢、顯示的功能。

（4）話單核查功能

計(jì)費(fèi)管理設(shè)備對(duì)所管理的數(shù)據(jù)采集模塊傳送來(lái)的話單數(shù)據(jù)應(yīng)能方便地調(diào)出，以備查詢。

（5）安全性

從安全角度考慮，計(jì)費(fèi)管理設(shè)備的軟件必須有嚴(yán)格的加密措施，以防非法操作者介入。若計(jì)費(fèi)管理設(shè)備具有費(fèi)率管理功能，在進(jìn)入費(fèi)率管理功能進(jìn)行計(jì)費(fèi)參數(shù)的增加、刪除和修改操作時(shí)就有單獨(dú)的加密措施。

（6）計(jì)費(fèi)系統(tǒng)在電信部門規(guī)定的各種話費(fèi)優(yōu)惠時(shí)間的區(qū)間到來(lái)和結(jié)束時(shí)，應(yīng)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。

（7）計(jì)費(fèi)系統(tǒng)在計(jì)費(fèi)時(shí)，通話費(fèi)率的判別中對(duì)呼叫號(hào)碼能夠判別至8位。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

為了達(dá)到系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)需求，也為了減少系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，同時(shí)考慮到軟硬件的可重用性和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)按功能模塊劃分，劃分為CENTREX技術(shù)方案、基于PMS協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[2][3]、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)安全[4]四個(gè)功能設(shè)計(jì)部分如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能分析圖

2.1 基于CENTREX設(shè)計(jì)方案

CENTREX是一種集中交換業(yè)務(wù)，又稱虛擬交換機(jī)，是數(shù)字程控交換機(jī)所具有的一種功能。本文從CENTREX定義出發(fā)，通過(guò)對(duì)多種小型組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的分析和比較，最終找到適合于電話實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕M網(wǎng)方式。

虛擬小交換機(jī)(CENTREX)與小交換機(jī)（用戶交換機(jī)PBX）不同的是將所有內(nèi)線電話全部升級(jí)為直線用戶，再由局用交換機(jī)中將其在邏輯上劃分為一個(gè)組（BCG），使內(nèi)線電話兼具分機(jī)電話和直線電話的優(yōu)點(diǎn)。虛擬小交換機(jī)的每部電話都具有兩個(gè)電話號(hào)碼，一個(gè)是公網(wǎng)電話號(hào)碼（DN），即長(zhǎng)號(hào)；一個(gè)是群內(nèi)電話號(hào)碼（PN），即短號(hào)。群內(nèi)呼叫可以直撥短號(hào)，群外呼叫可以直撥長(zhǎng)號(hào)，也可以通過(guò)話務(wù)臺(tái)轉(zhuǎn)接。從表1可以看出，與小交換機(jī)相比，虛擬小交換機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

表1 虛擬小交換機(jī)與小交換機(jī)對(duì)比

由此，CENTREX組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)由虛擬交換系統(tǒng)、上位機(jī)綜合管理平臺(tái)和集團(tuán)用戶分機(jī)三部分組成。交換系統(tǒng)從局用交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊（JRSU）上任意劃分出BCG用戶，通過(guò)一根ISDN用戶線連到CENTREX綜合管理平臺(tái)。

2.2 基于PMS協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是計(jì)費(fèi)的基礎(chǔ)，研究數(shù)據(jù)采集是掌握各種通信系統(tǒng)計(jì)費(fèi)原理和設(shè)計(jì)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。程控交換機(jī)為用戶提供了這種服務(wù)，以電話為例，從用戶開始通話到本次通話結(jié)束，交換機(jī)以復(fù)式計(jì)次方式完成計(jì)費(fèi)參數(shù)采集，交換機(jī)將主叫、被叫、通話時(shí)長(zhǎng)、開始通話時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

本文以C＆C08交換機(jī)[5]為基礎(chǔ)，研究其通信協(xié)議，掌握其消息傳輸格式，為后臺(tái)計(jì)費(fèi)帳務(wù)處理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以酒店計(jì)費(fèi)系統(tǒng)為例，進(jìn)行分析研究。

一般星級(jí)酒店，都有一套酒店資產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS），用于客人的入住/退房、客人資料、客人狀態(tài)、客人在酒店內(nèi)的飲食娛樂消費(fèi)等費(fèi)用管理工作。交換機(jī)通過(guò)PMS接口連到此PMS系統(tǒng)上，將客人的電話記錄、客房房態(tài)、Mini吧消費(fèi)信息等傳到管理系統(tǒng)上，而管理系統(tǒng)將客人的入住/退房情況、電話相應(yīng)等級(jí)、開啟/關(guān)閉留言燈的信息、客人姓名、設(shè)置或取消免打擾、叫醒及其語(yǔ)音郵箱等信息傳到交換機(jī)。這樣通過(guò)酒店的前臺(tái)終端即可以完成從入住到退房結(jié)帳的所有工作，減少了程序，提高了效率，降低了成本，而客人也免除了除登記、結(jié)帳外的其它手續(xù)，收到的帳單上也包括全部費(fèi)用，從而對(duì)酒店的服務(wù)感到滿意。

PMS接口的實(shí)現(xiàn)，目前提供了兩種方式。一種方式是通過(guò)RS232鏈路，通過(guò)串口進(jìn)行通信，可以有一個(gè)或多個(gè)串口（最多三個(gè)）；另一種方式是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的文件共享的方式進(jìn)行通信。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的處理是整個(gè)系統(tǒng)的核心。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理面向?qū)崟r(shí)采集或分析計(jì)算產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其處理過(guò)程要求很強(qiáng)的時(shí)效性和可靠性[6][7]。由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量可能很大，而處理時(shí)間又是有限的（最長(zhǎng)不超過(guò)40秒），決定了存儲(chǔ)模塊所要完成的功能是在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

經(jīng)過(guò)多種方案的研究和比較，本系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。圍繞著數(shù)據(jù)庫(kù)的一系列工作包括創(chuàng)建表、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器等；另一方面，數(shù)據(jù)庫(kù)端的設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法，將上一級(jí)模塊（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源文件解析模塊）傳遞來(lái)的參數(shù)值存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.4 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性非常很需要，一旦發(fā)生問題會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的惡性后果。計(jì)算機(jī)病毒、計(jì)算機(jī)犯罪、誤操作、電源不正常和硬件故障等因素都會(huì)威脅到計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的安全[8]。整個(gè)系統(tǒng)的安全機(jī)制分為三級(jí)，即系統(tǒng)級(jí)、數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)和功能模塊級(jí)。系統(tǒng)級(jí)的安全保護(hù)通過(guò)WindowsNT操作系統(tǒng)本身的安全控制和系統(tǒng)操作規(guī)程實(shí)現(xiàn)。SQLServer在安全性方面做了許多改進(jìn)工作，本系統(tǒng)主要使用的特性有：數(shù)據(jù)庫(kù)定期自動(dòng)備份、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)例程自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)分析，以保障數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行性能和安全性能。此外，在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)各功能模塊實(shí)現(xiàn)時(shí)，進(jìn)一步考慮了安全保密性。

3.系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用及總結(jié)

本系統(tǒng)適用于酒店，企事業(yè)單位，應(yīng)用前景廣闊。在系統(tǒng)實(shí)際使用運(yùn)行過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些新的問題，就目前來(lái)看，本套系統(tǒng)功能還不夠全面，用戶除了要求滿足電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本功能外，對(duì)系統(tǒng)提出了更高的要求，如用戶提出要有話費(fèi)信息電話語(yǔ)音查詢功能，欠費(fèi)語(yǔ)音自動(dòng)催交功能，還有在交費(fèi)方式上希望更靈活多樣，可提供銀行卡交費(fèi)方式等等，這些需要可以在以后的使用維護(hù)中不斷完善。本系統(tǒng)具有易擴(kuò)充，易維護(hù)，各功能模塊可獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)時(shí)較方便。本人在系統(tǒng)開發(fā)和程序編寫過(guò)程中，感到對(duì)于電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)下面幾方面是非常重要的，在開發(fā)類似系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分重視。

（1）計(jì)算的準(zhǔn)確性，要充分了解當(dāng)前的各電信運(yùn)營(yíng)商的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)必須考慮各種通話類型的節(jié)假日及平時(shí)不同時(shí)段的優(yōu)惠政策，及跨時(shí)段通話的計(jì)費(fèi)策略。保證收費(fèi)的準(zhǔn)確性。

（2）數(shù)據(jù)的完整性，數(shù)據(jù)采集時(shí)，注意協(xié)議的選擇，保證采集數(shù)據(jù)的正確性；存貯時(shí)，要完整，可支持多種形式的檢索，另外，數(shù)據(jù)保存的歷史周期要長(zhǎng)。

（3）數(shù)據(jù)的安全性，建立完善的口令系統(tǒng)，建立嚴(yán)密的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)安全制度與操作規(guī)程。

（4）系統(tǒng)的易維護(hù)性及可擴(kuò)展性，系統(tǒng)的所有設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國(guó)際上現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以提高系統(tǒng)的開放性，方便以后業(yè)務(wù)的擴(kuò)展和系統(tǒng)擴(kuò)容，便于軟、硬件的維護(hù)、升級(jí)等，使系統(tǒng)能適應(yīng)企業(yè)未來(lái)的需要。

（5）操作簡(jiǎn)便性，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單容易，操作人員只需經(jīng)過(guò)少許培訓(xùn)即可勝任工作。

（6）用戶功能完整性，在編程前，充分考慮用戶的要求，掌握使用該系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的功能，確保程序完成時(shí)，功能上的完整性。

4.結(jié)束語(yǔ)

文中研究的基于虛擬小型交換機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，已開發(fā)完成，并在2004年2月正式運(yùn)行。系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，計(jì)算準(zhǔn)確，給使用單位節(jié)約了人力、物力，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]聶敏/裴昌幸編著.現(xiàn)代通信系統(tǒng)計(jì)費(fèi)原理[M].北京:電子工業(yè)出版社.

[2]John A.Stankovic.Misconceptions About Real-time computing-A Serious Problem for Next-Generation Systems[J].IEEE Computer,1998,21:10-1.

[3]John A.Stankovic. Misconceptions About Real-time computing-A Serious Problem for Next- Generation Systems[J].IEEE Computer,1998,21:10-12.

[4]王德強(qiáng),張銳,謝立,寧嬌.數(shù)據(jù)庫(kù)安全的研究與進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2002,12:26-30.

[5]王新權(quán).專網(wǎng)計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)與程控交換機(jī)的配合[J].電信技術(shù),2002,5:90-92.

[6]M Ansari,L ness,M rusinkiewiez,A.Sheth.Using Flexible Transactions to Support Multisystem Telecommunications[C].Proceedings of the 18th International Conference on VLDB, Auguest,1992:22-26.

[7]Haritsa, Jayant R,Ramamritham, Krithi. Real-time database systems in the new millennium[J].Real-Time Systems,2000,19:205-208.

[8]張新躍,沈樹群.基于策略的網(wǎng)絡(luò)安全資源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)據(jù)通信,2004,3:16-19.

王之堅(jiān)（1959—），男，吉林長(zhǎng)春人，學(xué)士，工程師，主要研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、電子技術(shù)等。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11273001）；中國(guó)航天科技集團(tuán)公司衛(wèi)星應(yīng)用研究院創(chuàng)新基金，2014-CXJJ-TX-11。

錢曉龍（1966—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)閺?fù)雜工業(yè)建模與控制等。